Приложение 1

Принцип действия потенциалометра.

(Компенсационный метод измерения)

Прибор состоит из трех смежных электрических контуров. Контур I образует измерительную цепь, в которую включены: источник постоянного тока Б, переменный резистор (реостат) Rр.т. для измерения величины тока, сравнительный резистор Rс, уравновешивающий резистор (реохорд) Rр и кнопка К. Контур II представляет собой цепь нормального элемента НЭ, а контур III – цепь термоэлектрического термометра Т. В контуры II и III поочередно включается посредством переключателя П гальванометр Г.

Включенный в схему нормальный гальванический элемент НЭ развивает при температуре 10^оС строго постоянную ЭДС равную 1.0186В. Сравнительный резистор Rс изготавливается из манганина и имеет постоянное и точно известное сопротивление.

Измерение температуры с помощью потенциометра производится следующим образом. Устанавливая переключатель П в положение 1, замыкают цепь контура II нормального элемента. Затем нажатием на кнопку К замыкают цепь измерительного контура I и реостатом Rр.т. регулируют рабочий ток до тех пор, пока стрелка гальванометра Г не установится на нулевую отметку. Отсутствие тока в контуре II наступает в тот момент, когда э.д.с. нормального элемента Ес будет уравновешена обратным ей по знаку падением напряжения на сравнительном резисторе Rс (на участке ab). В этом случае рабочий ток I в измерительной цепи будет равен:

                                 (1)

После того как в измерительной цепи потенциометра установлен постоянный и точно известный ток I, размыкают кнопку К и переводят переключатель П в положение 2, в результате чего к измерительному контуру I подключается контур термоэлектрического термометра III.

Рекомендуемые материалы

Вновь замыкают кнопкой К измерительную цепь и при помощи скользящего по реохорду Rр движка «С» изменяют сопротивление Rр¢ участка реохорда «bc» до момента установки стрелки гальванометра на нулевую отметку. Указанное положение движка «С» характеризует состояние электрического равновесия, при котором ток в цепи термометра I отсутствует, так как измеряемая термо-э.д.с. Е_АВ (t, t_o) термометра компенсируется равным ей по величине и обратным по знаку падением напряжения на участке реохорда «bc». При полной компенсации термо-э.д.с. получим.

Е_АВ (t, t_o) =IRp¢                                (2)

или, заменяя I по уравнению (1), будем иметь

Е_АВ (t, t_o)= Rp¢

Таким образом, определение развиваемой термоэлектрическим термометром термо-э.д.с. Е_АВ (t, t_o) сводится к измерению сопротивления Rр¢ так как э.д.с. нормально элемента Ес и сопротивление сравнительного резистора Rс имеют постоянные и известные значения. Следовательно, шкала потенциометра, нанесенная вдоль реохорда Rр, может быть проградуирована непосредственно в мВ.

Приложение 2

Уравновешенный измерительный мост

Мост состоит из 4 резисторов (плеч), образующих 2 параллельные ветви: acb и adb.

Два плеча моста R₁ и R₂ имеют постоянные и точно известные сопротивления. Третье плечо R₃ состоит из градуированного переменного резистора (реохорда) и четвертое – из термометра сопротивления Rт и сопротивления 2 проводов соединительной линии Rл. В диагональ моста ab включен источник питания Б постоянного тока, а в диагональ cd – нулевой гальванометр Г и кнопка К.

При измерении температуры, перемещая движок «е» по риохорду R3 приводят мост в состояние равновесия, при которой ток Iо в диагонали «cd» будет равен нулю, на что укажет стрелка гальванометра. В этом случае потенциалы в вершинах моста «с» и «d» равны и ток I от источника питания разветвляется в вершине «а» моста на две части I₁ и I₂ вызывающие одинаковое падение напряжения на плечах R₁ и R₂ т.е.

I₁R₁ = I₂R₂

Поскольку падения напряжения на плечах моста R3 и R_Т и R_Л также равны, имеем:

I₃R₃ = Iт(Rт + Rл)

Разделив нулевое равенство на второе, получим:

                         (1)

При Iо = 0 имеем: I₁=I₃ и I₂=I_т

Тогда уравнение примет вид:

                                                           R₁(R_T+R_Л)=R₂R₃                                           (2)

Таким образом, при равновесии моста произведения сопротивлений противолежащих плеч равен.

Из уравнения (2) искомое сопротивление термометра равно:

                              (3)

Для приведения моста в состояние равновесия более удобным является не изменение сопротивления его реохорда «R₃ », а изменение при помощи реохорды «Rр» отношение сопротивлений R₂/R₁. В этом случае исключается возможная погрешность измерения из-за меняющегося переходного сопротивления подвижного контакта “е” на переменном плече R₃, так как этот контакт (а на реохорде Rр) переносится в диагональ моста «ab», т.е. в цепь источника питания, где изменение сопротивления контакта не оказывает влияния на точность измерений. В зависимости от положения движка «а» реохорда Rр сопротивление его частей суммируется: r₁-еR₁, r₂-еR₂. Тогда уравнение (3) получит вид:

                          (3)

Приложение 3

Неуравновешенный измерительный мост

В три плеча моста включены постоянные резисторы R₁¸R₃, а четвертое – в зависимости от положения переключателя П-термометр сопротивления R_T с соединительной линией R_Л (положение И) или контрольный резистор R_К (положение К). К диагонали моста ab подключается источник постоянного тока Б и реостат R для установки рабочего тока, а к диагонали cd – милливольтметр mV с внутренним сопротивлением Rм.

При измерении переключатель П ставится в положение И (измерение). Тогда в зависимости от величины R_Т+R_Л, определяющих собой разность потенциалов на вершинах моста “с” и “d», через рамку милливольтметра потечек ток Iм и указательная стрелка прибора отклонится на соответствующий угол.

Непременным условием измерения температуры с помощью неуравновешенного моста является поддержания значения напряжения на вершинах «а» и «b» постоянным и равным тому, при котором производилась градуировка прибора с этой целью в цепь источника питания Б включается реостат R. сопротивление которого постепенно выводится по мере разряда батареи. Для контроля Uab служит резистор Rк периодически включаемый посредством переключателя П, устанавливаемого в положение К (контроль), в плечо моста bd вместо термометра сопротивления. При нормальном значении Uab стрелка милливольтметра должна установиться на контрольной отметке шкалы.

Приложение 4

Номинальная статическая характеристика преобразования

Для медных термопреобразователей сопротивления гр. 23 (R₀=53 W)

Приложение 5

Номинальная статическая характеристика преобразования

Для медных термопреобразователей сопротивления 50М (R₀=50 W)

Приложение 6

Номинальная  статическая  характеристика  преобразования

Для медных термопреобразователей сопротивления 50П (R₀=50 W)

Приложение 7

Стандартные термоэлектрические термометры

Приложение 8

Перевод  градусов  цельсия  в  абсолютные  милливольты

Хромель-копель-номинальная статическая характеристика преобразования ХК₆₈

Свободные концы 0° С

Приложение 9

Перевод  градусов  цельсия  в  абсолютные  милливольты

Хромель-алюмель-номинальная статическая характеристика преобразования ХА₆₈

Свободные концы 0° С

Приложение 10

Перевод градусов цельсия в абсолютные

милливольты

Номинальная статическая характеристика преобразования

Свободные концы 30°С